DOPO改性环氧树脂专题汇报

DOPO改性环氧树脂专题汇报

人类社会正在进入以数字化生产力为主要标志的发展新阶段，软件在数字化进程中发挥着重要的基础支撑作用，加速向网络化、平台化、智能化方向发展，驱动云计算、大数据、人工智能、5G、区块链、工业互联网、量子计算等新一代信息技术迭代创新、群体突破，加快数字产业化步伐。软件对融合发展的有效赋能、赋值、赋智，全面推动经济社会数字化、网络化、智能化转型升级，持续激发数据要素创新活力，夯实设备、网络、控制、数据、应用等安全保障，加快产业数字化进程，为数字经济开辟广阔的发展空间，促进我国发展的质量变革、效率变革、动力变革。软件定义是新一轮科技革命和产业变革的新特征和新标志，已成为驱动未来发展的重要力量。软件定义扩展了产品的功能，变革了产品的价值创造模式，催生了平台化设计、个性化定制、网络化协同、智能化生产、服务化延伸、数字化管理等新型制造模式，推动了平台经济、共享经济蓬勃兴起。软件定义赋予了企业新型能力，航空航天、汽车、重大装备、钢铁、石化等行业企业纷纷加快软件化转型，软件能力已成为工业企业的核心竞争力。软件定义赋予基础设施新的能力和灵活性，成为生产方式升级、生产关系变革、新兴产业发展的重要引擎。电子树脂配方体系的发展从普通FR-4向高频高速覆铜板演进，电子树脂配方体系亦随之发展：早期普通FR-4覆铜板使用的主要是低溴环氧树脂和传统固化剂双氰胺的搭配，满足基材绝缘、阻燃、支撑的基础功能，具有配方简单、成本低廉的优势。随着环保意识的加强，PCB行业的无铅制程要求覆铜板基材实现较高的耐热性。为提升耐热性，业内普遍以线性酚醛树脂替换双氰胺作为固化剂，但该体系存在脆性较差、铜箔粘结力不足等问题；于是，业内开始使用具有各项特性的多种电子树脂配合的体系解决方案），由于在提升某一性能同时可能抑制其他性能（如过高的阻燃性将降低耐热性），覆铜板企业需要在各项性能和成本之间实现有效平衡。后来，电子产品的环保性对PCB行业使用无卤素环保材料提出了硬性要求，意味着电子树脂配方需启用新的阻燃剂以替代含卤阻燃剂。不再出现低溴或高溴环氧树脂，而是以DOPO这类含磷单体改性而成的环氧树脂或固化剂，搭配其他电子树脂作为无卤覆铜板的解决方案，同时亦能满足PCB无铅制程的要求。随着移动通信技术的发展，PCB行业对覆铜板的介电性能有着持续提升的要求。由于环氧树脂自身的分子构型和固化后含较多极性基团，对覆铜板的介电性能和信号损耗产生不利影响，因此，基于环氧树脂的覆铜板材料逐渐难以满足高频高速应用需求。经特殊设计，具有规整分子构型和固化后较少极性基团产生的苯并噁嗪树脂、马来酰亚胺树脂、官能化聚苯醚树脂等新型电子树脂应运而生，形成具备优异介电性能和PCB加工可靠性的材料体系。电子树脂行业面临的机遇与挑战（一）电子树脂行业面临的机遇1、政策鼓励与支持为电子树脂行业带来良好的政策环境电子树脂主要应用于覆铜板以及印制电路板的生产，是电子信息产业技术革新中不可或缺的基材之一，其技术水平的高低决定了一个国家电子信息产业的配套水平。近年来，我国政府出台了一系列鼓励电子信息产业发展的政策，作为国家战略性新兴产业发展重点之一的电子信息产业，正迎来重大发展机遇，而电子树脂是我国电子信息产业升级发展的重要材料之一，也将得到国家政策的政策扶持。2、下游产电子树脂行业业的持续快速增长随着5G通信、消费电子以及汽车电子等电子信息产业终端市场技术和应用的持续升级与需求推动，全球PCB产业产值呈稳步上升趋势。电子树脂作为PCB原材料覆铜板的核心基材之一，将有良好的需求基础。根据Prismark2022年发布的研报，2021年全球PCB基板市场产值为809．20亿美元，预计2026年将提升至1，015．60亿美元，快速发展的电子信息产业终端市场为电子树脂行业提供了广阔的市场空间。3、PCB产业转移有助于我国电子树脂行业良性发展受益于全球PCB产业向我国转移，我国的覆铜板行业近年来发展迅速，目前我国已成为全球最大的覆铜板生产国。电子树脂作为覆铜板重要基材之一，其需求直接受PCB产业发展的影响。目前，高端PCB市场主要由外资及中国台湾地区企业主导，但随着中国大陆地区企业在PCB产业技术上的不断突破，在PCB上游配套产业也将随之发展，从而进一步促进电子树脂行业的良性发展。（二）电子树脂行业面临的挑战1、电子树脂行业原材料价格波动电子树脂行业生产所用的原材料主要为基础液态环氧树脂、功能性助剂及溶剂等化学品，其价格变化受到经济发展状况、国际地缘环境、气候状况、美元汇率多方面因素影响。近年来随着新冠疫情以及电子产品终端升级导致的供需大幅变化，行业电子树脂的主要原材料价格也随之变化，对于行业生产环节的成本控制、管理能力提出了较高的要求。2、电子树脂行业国际化市场竞争压力尽管我国已成为全球最大PCB生产国，但我国用于无铅无卤及高频高速覆铜板的电子树脂仍高度依赖进口，主要市场长期以来由外资和中国台湾地区企业占有，在产品技术及先发优势上较为显著。由于我国大陆生产企业起步较晚，产能主要以基础液态环氧树脂为主。面对激烈的国际化市场竞争，只有通过不断提升自身的综合实力，才能在激烈的市场竞争中取得一席之地。强化安全服务保障开展软件数据安全、内容安全评估审查，加强软件源代码检测和安全漏洞管理能力，提升开源代码、第三方代码使用的安全风险防控能力。鼓励第三方服务机构，积极提升软件安全咨询、培训、测试、认证、审计、运维等服务能力。开展工业信息安全防护能力贯标，持续完善国家工业控制系统信息安全态势感知网络，鼓励产业链开展典型工业控制系统的联合攻关和集成应用，提升工业控制系统本质安全水平。健全组织实施机制健全组织协调机制，在政策、市场、监管、保障等方面加强部门联动，完善产业运行监测体系，推动重大政策、重点工程落地。加强央地协同，定期评估规划落实情况，引导地方结合实际，制定相关政策，确保规划各项任务落实到位。统筹市场关系，推动资源配置市场化，进一步激发市场活力，推动有效市场和有更好地结合。构建政产学研用协作机制，汇聚各方资源，加快产业创新发展。电子树脂行业技术发展趋势（一）电子树脂行业基于环保要求的无铅化、无卤化趋势自2006年7月1日起，欧盟两个指令WEEE和ROHS正式实施，要求对电子产品的重金属和阻燃剂加强管理，以及投放于市场的新电子和电器设备不能超标含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等物质或元素，标志着电子行业进入无铅无卤时代。世界各国陆续响应，我国《电子信息产品污染控制管理办法》等法律法规也相继出台，限制了铅、多溴联苯（溴为卤族元素）等物质使用。无铅制程意味着在制造覆铜板的焊锡工艺中不能使用熔点较低的锡铅材料，而作为替代材料的无铅锡膏熔点更高，覆铜板基板需要承受更高的温度、更大的热冲击和热应力，对电子树脂的芳杂环密度和交联密度提出更高要求。无卤化也意味着电子树脂需启用卤素以外的新型阻燃剂（如磷系阻燃剂），电子树脂生产企业需平衡其阻燃性能、成本、对耐热性能等其他性能的影响。因此，具备无铅制程专用、无卤素等特性的环保型电子树脂成为主要研发和制造方向之一。（二）电子树脂行业电路集成度促进轻薄化趋势随着智能手机、可穿戴设备等电子产品日趋体积小、质量轻、功能复杂和智能化方向发展，以导通孔微小化、导线精细化和介质层薄型化为技术特征的高密度互连印刷线路板（HDI）产品迅速兴起。HDI就是高密度、细线条、小孔径和超薄型印制电路板，能提供更高密度的电路互联、能容纳更多的电子元器件组件，有利于先进封装技术的使用，可使信号输出品质有较大提升，使电子电器产品在进一步走向小型化的同时，在功能和性能上亦有大幅度的改善。根据Prismark统计及预测，2021年HDI产值增长至118．11亿美元，占印刷电路板销售额比例提升至14．60%，展现出良好的发展势头，预计到2026年全球HDI产值将提升到150．12亿美元。在HDI技术升级过程中，阶数与层数增加使得压合次数增加，促进了电子树脂的技术升级。由于电子树脂的热稳定性直接影响覆铜板压合工艺精度，因此，要求电子树脂的特性能够实现覆铜板在热尺寸稳定性、玻璃化转变温度等方面的更好表现。（三）电子树脂行业通讯技术发展推动高频高速趋势随着5G通信技术、汽车智能化的迅速发展以及数据中心、云计算的需求快速增长，数据传输带宽及容量呈几何级数增加，其对各类电子产品的信号传输速率和传输损耗的要求都显著提高。因此驱动覆铜板行业向高频高速演进，其中高频覆铜板主要应用于基站、卫星通讯的天线射频部分，以及汽车辅助驾驶的毫米波雷达，高速覆铜板则应用于服务器、交换机和路由器等网络设备的电路中。在高频高速环境下，信号本身的衰减很严重，此外，信号在介质中的传输会受到覆铜板本身特性的影响和限制，从而造成信号失真甚至丧失。通讯技术对信号传输的要求主要在于低传输损耗、低传输延迟。其中，信号传输损耗主要包括导体损耗与介质损耗，其中介质损耗与介质材料的介电常数（Dk）、介电损耗（Df）呈正比，信号传输延迟与介质材料的介电常数（Dk）呈正比，为了降低信号传输损耗和延迟，高频高速覆铜板对其基材提出了降低介质材料的Dk与Df值的要求。一般而言，降低覆铜板介质材料的Dk和Df主要通过树脂种类选择、玻璃纤维布种类选择及基板树脂含量调整来实现。覆铜板行业内主要根据Df将覆铜板分为四个等级，传输速率越高对应需要的Df值越低。以5G通信为例，其理论传输速度10-56Gbps，对应覆铜板的介质损耗性能至少需达到低损耗等级，基于环氧树脂的覆铜板材料逐渐难以满足高频高速应用需求，具有规整分子构型和固化后较少极性基团产生的苯并噁嗪树脂、马来酰亚胺树脂、官能化聚苯醚树脂等新型电子树脂的设计与开发成为最新技术趋势。目前，高频高速覆铜板是覆铜板产业增长最快的领域。以高速覆铜板为例，据Prismark统计，2021年全球高速覆铜板销售额达到28．72亿美元，较之2020年增长了21．54%，近年来均保持了较高增速。电子树脂行业进入壁垒（一）电子树脂行业技术与工艺壁垒电子树脂行业属于技术密集型行业，涉及材料、物理、化学、机械、电子、自动控制等多个学科的交叉综合应用，同时随着电子行业新技术、新工艺不断涌现，产品和工艺更新迭代加快，这就要求行业企业必须不断提升技术创新能力、工艺水平及精益生产水平，因此本行业具有较为明显的技术与工艺壁垒。具体情况：①产品设计壁垒：由于电子树脂对覆铜板性能影响至关重要，因此在进行新主要应用损耗分类信号速率覆铜板电性能等级产品设计时需要深刻理解终端应用场景与电子树脂特性间的关联，明晰行业发展方向及技术路线。此外，新产品特性一定要匹配覆铜板的工艺特性和操作窗口，比如考虑在覆铜板生产的浸胶环节和压合环节树脂的反应性和流变特性。②研发实现壁垒：在硬件方面，要求配置全套合成实验及分析测试设备，对新产品在纯度、分子量等方面的化学特性进行表征分析；还需要拥有覆铜板应用实验及测试设备，以评估新产品在树脂配方体系以及其制成的覆铜板样板中的各项性能。在软件方面，要求必须吸纳多年电子行业从业经验、高分子材料学背景的综合性高端人才。③量产实现壁垒：在中试阶段，树脂类别的迭代伴随工艺流程和生产设备的全新设计，试产后反复修改产线设备、优化工艺流程，直到达到品质稳定、目标收率后方能进行批量生产的产线设计。整个量产实现的过程需要较长时间持续优化。（二）电子树脂行业客户认证壁垒客户认证严苛、认证周期较长：作为覆铜板行业的重要基材，电子树脂的配方微调都可能会对覆铜板性能产生重大影响，因此下游客户对电子树脂供应商的认证非常严格，覆铜板客户的认证周期通常需要3-6个月，涉及到终端设备商认证的材料通常需要1-2年。在通过认证后，客户通常还要通过小批量试产对供应商产品的稳定性与服务能力进行审慎评价，部分客户通过至少1-2年小批量验证后才会大批量使用。客户不轻易更换供应商：出于对产品质量稳定性、转换成本等方面的综合考虑，下游客户一般不会轻易更换供应商。因此客户认证，特别是大客户认证对新进入的企业设置了较高的准入门槛。（三）电子树脂行业资质壁垒生产方面，覆铜板用环氧树脂、酚醛树脂及苯并噁嗪树脂等树脂产品因自身通常含有溶剂属于危险化学品，根据法律法规要求，相关生产企业必须取得危险化学品登记证、安全生产许可证等诸多资质许可，而取得以上资质的难度较大、时间较长。研发方面，企业需要具备高规格的研发中心、匹配全套覆铜板应用评估测试能力等硬件条件以及配备高素质合成和应用开发人才等软件条件。电子树脂行业概况对于应用于覆铜板生产的电子树脂，从基团类型和化学结构来说，主要包括环氧树脂、酚醛树脂和苯并噁嗪树脂等；从胶液配方组成来说，可以分为树脂和固化剂，二者交联形成的网状立体结构体现出耐热、耐湿等性能。PCB行业的无铅无卤化、线路高密度、薄型化、高速高频等发展趋势，对制作覆铜板基体树脂的耐热、尺寸稳定等性能有了更加严格的要求。一直以来，国内外企业着力于电子树脂的升级研究，特种电子树脂应运而生。特种电子树脂指的是基于差异化性能需求专门设计的具有特殊的骨架结构和官能团的一系列新型热固性树脂，包括特种骨架结构的环氧树脂、含阻燃特性的酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、马来酰亚胺类树脂、聚苯醚树脂等。由特种电子树脂组合制成的覆铜板，其刚性、耐热性、吸水性、线性膨胀系数、尺寸稳定性以及介电性能等指标得以相应改善。以MDI改性环氧树脂为例，通过用MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）对基础液态环氧树脂进行改性，在结构中引入特殊的噁唑烷酮杂环结构，有效提升材料与铜箔之间的黏结力，同时固化后玻璃化转变温度明显提高，改善材料耐热性，从而满足高性能覆铜板对基体树脂的使用要求，在计算机、消费电子、汽车等领域得到广泛应用。电子树脂应用于调胶流程，该流程系覆铜板生产的核心工艺环节；由于覆铜板的理化性能、介电性能及环境性能主要由胶液配方决定，因此覆铜板生产厂商通过研制不同的胶液配方，以适配PCB生产企业及终端客户的多样化、差异化需求。覆铜板胶液配方的主要组成包括主体树脂、固化剂、添加剂、填料、有机溶剂等；其中，主体树脂和固化剂是耗用量最大的两个组成部分，胶液配方主要由主体树脂和固化剂搭配发挥作用。胶液配方并非仅包含单一种类电子树脂，而是由多种不同品类、不同特性的电子树脂按一定比例组合而成；由于配方中涉及的化合物繁多，因特性各异，混合后各组分间存在各种交叉反应，各种性能之间既可能相互促进，又可能相互抑制，因此组分的种类及比例的微小调整，均可能影响配方的性能表达。覆铜板生产厂商需要寻找最佳反应配比，以实现产品的最佳综合表现，同时还需考虑成本和性价比等因素以满足量产需求。电子树脂的极性基团结构、固化方式影响覆铜板的铜箔剥离强度以及层间粘结力；电子树脂的高苯环密度以及高交联密度，有助于提升覆铜板的玻璃化转变温度、增强覆铜板尺寸稳定性